當陶瓷基板的尺寸做到和芯片尺寸幾乎一樣大小時,其逐漸失去了幫助LED散熱的功能。相反,如果去掉陶瓷基板,則去掉了一層熱界面,有利于熱的快速傳導到線路板。同時,隨著倒裝芯片的成熟,陶瓷基板作為絕緣材料對PN電極線路的再分布的功能已不再需要。除了在機械結(jié)構(gòu)和熱膨脹失配上對LED起到一定保護作用,陶瓷基板對芯片的電隔離和熱傳導的重要功能已基本喪失。免去基板同時是傳統(tǒng)陶瓷封裝固晶所需的GGI或AuSn共晶焊接可以改為低成本的SAC焊錫。并借助倒裝芯片,免去金線及焊線步驟,降低了封裝成本。
在各大廠商及媒體宣傳CSP封裝時,多數(shù)繞不開這樣一段話——傳統(tǒng)LED照明生產(chǎn)分為芯片、封裝、燈具三個環(huán)節(jié),使用CSP封裝后,可省去封裝環(huán)節(jié),芯片廠可直接和燈具廠進行無縫對接,大幅簡化產(chǎn)出工藝和降低成本——這字里行間似乎都在表達封裝環(huán)節(jié)從此將被剔除,封裝廠將無活路。但事實并非如此。先來普及一個概念,所謂的“芯片級封裝”,或者“無封裝”、“免封裝”其實正解是采用倒裝芯片直接封焊到封裝底部的焊盤,無金線、無支架、簡化生產(chǎn)流程、降低生產(chǎn)成本,這可使得封裝尺寸更小,即同樣的封裝尺寸下可以提供更大的功率。
而且在生產(chǎn)制造的過程當中體積小就會導致生產(chǎn)工藝要求高那么對生產(chǎn)設(shè)備的精度以及操控人員的水平要求隨之就會升高,同時生產(chǎn)設(shè)備價格的高低決定了精度的高低,量產(chǎn)良率和成本將成為最大考量。在整個CSP生產(chǎn)工藝流程中,每一個工藝步驟,對技術(shù)、設(shè)備、人才都有較高的要求,而以下幾個難點值得一提:1、芯片與芯片之間的距離控制;2、芯片與襯底之間的位置匹配度控制;3、外延芯片波長范圍的掌控;4、熒光粉厚度的均勻性控制;5、點膠控制技術(shù);6、密封性。
過去幾年,大功率LED的國際巨頭紛紛著力改進原有陶瓷封裝技術(shù),憑借其先進的大功率倒裝芯片或垂直結(jié)構(gòu)芯片,逐漸使封裝小型化,以降低陶瓷基板及較低的生產(chǎn)效率帶來的成本壓力,并提升芯片承受大電流密度的能力。結(jié)果卻是在不降低、甚至提高光通量的前提下,他們讓從原來的3535的封裝變到2525,再縮小到到1616甚至更小,使得LED的尺寸趨近了芯片本身的尺寸,因為接近CSP,故而取名Near Chip Scale Package,簡稱NCSP。
CSP封裝進入國內(nèi)以后,為了適合中國國情,終究還是演變成了NCSP,NCSP可以說是基于CSP技術(shù)的未成熟性以及市場需求的過渡性而產(chǎn)生的。從LED目前發(fā)展來看,一方面,由于價格戰(zhàn)的加劇,企業(yè)通過紛紛降低尺寸減少才材料成本,而推出更高性價比的產(chǎn)品,使得產(chǎn)品尺寸日趨小化,另一方面,新的產(chǎn)品CSP被認為是最新一代高性價比產(chǎn)品,而目前技術(shù)暫未成熟,從而催生出過渡性產(chǎn)品NCSP。
那么不需要陶瓷基板的CSP到底能不能形成革命性優(yōu)勢從而引領(lǐng)整個市場呢?如若CSP成為主流,那么對于中國剛剛興起的陶瓷基板的制造將會是一個相當大的打擊。像斯利通這種帶著興起中國陶瓷基板的企業(yè)將會受到很嚴重的發(fā)展阻礙。
業(yè)內(nèi)皆知,LED封裝就是將外引線連接到LED芯片的電極上,同時保護好LED芯片,并且起到提高光取出效率的作用?;仡橪ED封裝歷史,主要可分為直插式封裝(LAMP)、貼片式封裝(SMD)、數(shù)碼管封裝(Display)、功率型封裝(POWER)、集成式封裝(COB)。目前最主流的封裝形式為SMD、POWER和COB,而CSP封裝欲革掉的正是這些主流封裝的命,即可以替代目前主流的LED2835、3528、5050等。所以,需要注意的是,它影響的并非整個封裝行業(yè),而是目前封裝行業(yè)中的主流形式。它屬于芯片環(huán)節(jié)的技術(shù)更新,而不屬于封裝世界。
對于中國很多中小企業(yè)而言,CSP的研發(fā)一沒有拓展行業(yè)生存空間,二也沒有降低行業(yè)競爭壓力,即使實現(xiàn)了2500lm/$,然而也并沒有什么用。目前,相比總的照明市場和封裝市場,CSP封裝產(chǎn)品的比重還很小,更多應(yīng)用于背光源領(lǐng)域。并且,大部分的商業(yè)照明還是偏向以中小功率為主,而CSP目前還是主要集中在大功率,截止目前,只有東芝等極少公司推出中小功率的CSP,且技術(shù)難度大,良品率未知。所以,也不排除技術(shù)突破下,未來能更多應(yīng)用于中小功率。所以,未來CSP在照明領(lǐng)域產(chǎn)生的可能性尚屬未知。
CSP封裝技術(shù)的確稱得上是新技術(shù)和好技術(shù),是芯片尺寸封裝的一個突破性進展,不容小覷,但它再好,還是原來的“芯片”,所以也無須神化它。至于像斯利通這種陶瓷基板生產(chǎn)商其實也無需擔心。畢竟CSP的時代還沒有到來而且對于陶瓷基板的應(yīng)用也不僅僅只是局限于LED這一塊。
如今巨頭們都在開始發(fā)力,那么按照新技術(shù)發(fā)展的正常邏輯,最快半年,CSP良率和成本問題將會得到解決,最慢也只需要一年。未來,不排除封裝和芯片之間的邊界,以及封裝與組裝工藝之間的邊界會日漸模糊,而整個LED行業(yè)的格局將愈加清晰,風云再起,請各位自行捕捉信號,判斷自身發(fā)展步伐,伺機而動。